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„Paper of the Month“ Dezember 2017: Prof. Jürgen Klingauf vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik

Die Medizinische Fakultät der WWU vergibt  eine Auszeichnung für das Paper of the Month.

Für den Monat Dezember 2017 wurde Prof. Jürgen Klingauf, Direktor des Instituts für Medizinische Physik und Biophysik für die Publikation VGLUT1 functions as a glutamate/proton exchanger with chloride channel activity in hippocampal glutamatergic synapses in der Zeitschrift Nature Communications [Volltext] ausgezeichnet.

Während der synaptischen Übertragung werden verschmolzene synaptische Vesikel durch Endocytose recycliert und für eine erneute Verwendung mit Transmitter beladen. Die Beladung der Vesikel mit Glutamat erfolgt durch vesikuläre Glutamattransporter (VGLUTs). Verlust von VGLUT unterbindet die glutamaterge Neurotransmission und führt zu schweren kognitiven Fehlleistungen und Letalität. Eine Modulation der VGLUT-Aktivität wird bei der Pathophysiologie mehrerer neurologischer Krankheiten impliziert (Schizophrenie, Alzheimer, Parkinson und Epilepsie).

Wir zeigen durch Mikroskopie mit pH- und Chlorid-sensitiven Fluoreszenzsonden in lebenden kultivierten Nervenzellen von Wildtyp- und VGLUT-defizienten Mäusen, dass VGLUT ein Glutamat/Protonen Austauscher mit assoziierter Chloridleitfähigkeit ist. Nach der Endocytose kann so das meiste aufgenommene Cl- durch Glutamat ersetzt werden, ohne daß sich die elektrische Vesikelmembranspannung oder die Osmolarität ändern. Dieser Austausch wird durch den Cl—Gradienten selbst sowie durch den Protonengradienten angetrieben, den die vakuoläre Protonenpumpe erzeugt. Unsere Ergebnisse erhellen den Transportmechanismus von Glutamat unter physiologischen Bedingungen und zeigen, wie Änderungen von intrazellulärem Cl- und pH den Glutamattransport und damit die synaptische Übertragungsstärke modulieren können.

Es wird kontrovers diskutiert, ob die VGLUT-Aktivität in vivo die synaptische Übertragung modulieren kann. Der von uns gezeigte Glutamat/Cl- Austausch ist ein bedeutender Mechanismus dafür. Die pathophysiologischen Bedingungen, die zu Änderungen des intra- und extrazellulären Cl- führen, müssen nun untersucht werden, um zu klären, ob die glutamaterge Übertragung und synaptische Plastizität tatsächlich auf diese Weise moduliert werden.

Eine Liste aller bisherigen Gewinner der Paper of the Month – Auszeichnung finden Sie hier.

Der Paper of the Month – Aufsteller in der Zweigbibliothek Medizin bietet den Besuchern die Lektüre der Studie vor Ort an.

Foto: MFM/Christian Albiker